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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Antriebswelle für eine Stellvorrichtung eines
Kraftfahrzeugsitzes gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Zu
derartigen Stellvorrichtungen gehören insbesondere verstellbare
Gelenke, wie beispielsweise ein Gelenk für die Rückenlehne, Gelenke für den Sitzbereich,
beispielsweise die Höhenverstellung
der Vorderkanten, aber auch Längsverstellvorrichtungen, wie
beispielsweise eine Längsverstellvorrichtung
der Sitzschiene gegen die Bodenschiene. In bekannter Weise hat die
Antriebswelle eine stationäre,
biegsame Hülle
und eine in dieser befindliche, drehbare, biegsame Welle. Die biegsame
Welle ist mit einer Beflockung (25) versehen, welche mit
der Innenwand der biegsamen Hülle
in Kontakt ist. Derartige Antriebswellen werden üblicherweise zwischen einem Elektromotor
und einem Getriebe der Stellvorrichtung angeordnet.
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Insbesondere
für Verstellvorrichtung
von Kraftfahrzeugsitzen werden derartige motorische Antriebe benötigt, die
beispielsweise eine Längsverstellung,
eine Neigungsverstellung der Rückenlehne, eine
Sitzhöhenverstellung
oder dergleichen betätigen.
Zum Stand der Technik wird verwiesen auf die Patente
US 6,260,922 B1 und
US 5,823,499 A .
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Im
Betrieb dreht sich die Motorwelle eines Elektromotors üblicherweise
mit einer höheren
Umdrehungszahl pro Minute, die typischerweise bei ca. 3.000 U/min.
liegt. Damit dreht sich auch die biegsame Welle mit der entsprechenden
Umdrehungszahl. Dies führt
bei der biegsamen Welle zu Geräuschen. Da
die mechanische Belastung der Antriebseinheit von den jeweiligen
Betriebsbedingungen abhängt, beispielsweise
bei einer Längsverstellung
nach vorne in Fahrtrichtung andere Drehmomente auftreten als bei
der Ver stellung in Gegenrichtung, sind auch die jeweils abgegebenen
Betriebsgeräusche
unterschiedlich. Die Betriebsgeräusche
der biegsamen Welle hat man bereits dadurch erfolgreich reduziert, dass
man die biegsame Welle mit einer Beflockung versehen hat.
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Eine
derartige Beflockung besteht aus kurzen, beispielsweise 1–3 mm langen,
dünnen
Fasern. Die beflockte Welle fühlt
sich wie ein kurzhaariger Pelz eines Tieres, beispielsweise einer
Maus, an und hat auch eine entsprechende Ausbildung und insbesondere
Dichte. Für
das Aufbringen einer Beflockung kann wie folgt vorgegangen werden:
Zunächst
wird die Welle mit einem Klebstoff beschichtet. Dann wird ein hohes
elektrostatisches Feld zwischen der biegsamen Welle und einer Elektrode
angelegt und in diesem Feld werden der biegsamen Welle Fasern zugeführt. Im
elektrostatischen Feld ordnen sich diese senkrecht zur Oberfläche der
biegsamen Welle an. Sie haften aufgrund des Klebstoffs.
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Durch
die Beflockung der biegsamen Welle lassen sich die Betriebsgeräusche jedoch
nicht vollständig
vermeiden, sie bleiben weiterhin störend. Sie fallen insbesondere
deshalb auf, weil moderne Kraftfahrzeuge so ausgelegt und konstruiert
sind, dass andere Geräusche,
beispielsweise Fahrgeräusche, so
stark gedämpft
sind, dass Geräusche
der Antriebseinheit von einem Benutzer des Fahrzeuges beachtet werden.
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Hier
setzt die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine
Antriebswelle der eingangs genannten Art anzugeben, die eine bessere Geräuschdämpfung aufweist
als die Antriebswelle nach dem Stand der Technik.
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Gelöst wird
diese Aufgabe gelöst
durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
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Zweckmäßige Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche
2 bis 5.
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Es
hat sich überraschend
gezeigt, dass durch ein derartiges Schmiermittel Geräuschentwicklungen
aufgrund der Drehbewegung der Welle gegenüber der Hülle deutlich reduziert werden
können. Dabei
wird vorteilhaft die Zentrifugalwirkung ausgenutzt, denn aufgrund
der Drehbewegung der Welle werden die Schmiermittelteilchen gegen
die Innenwand der Hülle
bewegt und kommen genau dort hin, wo die Relativbewegung zwischen
den Faserenden und der Innenwand der Hülle stattfindet.
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Die
pulverförmigen
trockenen Schmiermittel werden auch als Festschmierstoffe bezeichnet.
Zu ihnen gehören
beispielsweise Naturgraphit-Pulver, Molybdändisulfid-Pulver, PTFE-Pulver
und pulverförmiges
Magnesiumsilikat (Talkum). Die Teilchengröße beträgt typischerweise 1–10 Mikrometer,
maximale Teilchengröße liegt
bei 20 bis 80 Mikrometer.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung haftet das pulverförmige Schmiermittel
an der Innenwand der Hülle.
Hier gibt es mehrere Ausbildungen und Weiterbildungen. Der Festschmierstoff
kann durch geeignete Verarbeitung und/oder Zusatzmittel, beispielsweise
durch Kompaktieren oder Vermengen mit einem Klebmittel, zu einem
Feststoff verarbeitet werden. Dieser Feststoff kann an einzelnen
Stellen der Innenwand der Hülle,
in einer Tasche der Innenwand der Hülle oder an irgendeiner Stelle
der Hülle angebracht
sein, wo er mit den Fasern der Beflockung in Kontakt kommt. Die
einzelnen Fasern streichen dabei über das Depot an fest stoffförmigem Schmiermittel
hinweg und nehmen jeweils eine gewisse, kleine bzw. sehr kleine
Menge an Pulverkörpern
mit, die dann als tatsächlicher
Schmierstoff zur Verfügung
stehen. Der Feststoff bildet somit Depots, von denen im laufenden
Betrieb immer wieder etwas an Pulver abgetragen wird, dieses abgetragene
Pulver wieder etwas an Pulver abgetragen wird, dieses abgetragene
Pulver steht dann tatsächlich
für die Schmierung
zur Verfügung.
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So
kann beispielsweise die Innenwand der Hülle mit einer dünnen Schicht
aus kompaktiertem oder mit einem Haftmittel verbundenen Schmiermittel belegt
sein. Die Anordnung ist so getroffen, dass im Laufe des praktischen
Betriebs und Einsatzes der Stellvorrichtung und über mehrere Jahre immer noch genügend Depotmaterial
vorhanden ist, das von den Fasern abgestreift und mitgenommen wird.
Auf diese Weise ist eine Langzeitschmierung erreicht.
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In
einer weiteren Verbesserung wird vorgeschlagen, einen Schutzschlauch
vorzusehen, der an einem Endbereich der Hülle mit dieser befestigt ist und
der einen so großen
freien Innenquerschnitt hat, dass die flexible Welle praktisch nicht
mit dem Schutzschlauch in Berührung
kommt.
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Die
Hülle kann
normalerweise nicht bis zum Elektromotor bzw. zum Getriebe der Stellvorrichtung geführt werden.
Die Hülle
endet im Allgemeinen davor. Damit bleibt ein freies, nicht mit Hülle überdecktes
Stück der
biegsamen Welle jeweils an den Endbereichen der Antriebswelle frei.
Dort, wo die Hülle endet,
kann das pulverförmige
Schmiermittel austreten. Es kann auf andere Teile des Kraftfahrzeugsitzes und
auch auf den Boden des Kraftfahrzeugs fallen. Um den Austritt von
pulverförmigem
Schmiermittel an den Stirnenden der Hülle zu vermeiden, ist der Schutzschlauch
vorgesehen. Der Schutzschlauch stellt eine Brücke und einen dichten Abschluss
zwischen den Stirnenden der Hülle
und dem Teil her, an dem die biegsame Welle angeordnet ist, beispielsweise
einem Elektromotor oder einem Getriebe. Aus der Hülle austretender
Schmierstoff bleibt innerhalb des Schutzschlauches. Damit kann keine
Verschmutzung stattfinden.
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Der
Schutzschlauch kann beliebige Formen und beliebige Ausbildungen
haben. Er kann beispielsweise ein Faltebalg, Schlaustück oder
Wellschlauch sein, er kann aus einem sehr flexiblen Material hergestellt
sein, solange er nur die Funktion erfüllt, an den Stirnenden der
Hülle freikommendes
Pulver festzuhalten.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
den übrigen
Ansprüchen
sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu
verstehenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Antriebswelle nach der Erfindung, teilweise
als Axialschnitt ausgeführt,
mit einem Elektromotor und einem Schutzschlauch
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2 einen
Axialschnitt durch ein Teilstück einer
Hülle,
das mit einem Depot in Form einer Schicht aus kompaktiertem Schmiermittel
belegt ist,
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3 eine
Querschnittansicht ähnlich 2,
jedoch an einer anderen Ausbildung für die Depots an Schmierstoff
an der Innenfläche
der Hülle, und
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4 eine
Querschnittsansicht ähnlich
Figur eines Wellschlauchs.
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Wie 1 zeigt,
hat die Antriebswelle eine stationäre, biegsame Hülle 20.
Sie ist im Allgemeinen aus einem Kunststoff gefertigt, beispielsweise
Polyätylen.
In ihr befindet sich eine biegsame Welle 22. Sie kann beispielsweise
in Art einer Tachometerwelle ausgebildet sein, es kann sich auch
um einen flexiblen Kunststoffstab handeln. Diese Welle 22 ist
an ihrer Oberfläche
mit Fasern 24 versehen, die im Wesentlichen radial wegstehen
und die eine Länge
aufweisen, dass sie mit einer Innenwand 26 der Hülle in Kontakt
treten, nämlich
an dieser schleifen. Im Allgemeinen ist der Außendurchmesser der Welle 22,
soweit er durch die Fasern 24 bestimmt ist und nicht durch
die Hülle 20 eingeengt
ist, etwas größer, etwa 20–80 % größer als
der lichte Innendurchmesser der Hülle 20.
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Die
Fasern 24 bilden die Beflockung 25. An der Innenwand 26 der
Hülle 20 befinden
sich feststoffförmige
Körper 28 aus
einem Trockenschmierstoff, beispielsweise den eingangs erwähnten Materialien.
Diese Körper 28/bzw.
Pulverpartikel kleiden im Wesentlichen den Innenmantel aus, befinden
sich jedenfalls auf einem Teil des Innenmantels. Sie bewirken, dass
die Enden der Fasern 24 bei ihrem Vorbeistreichen an der
Innenwand der Hülle 26 geschmiert werden,
also größere Gleiteigenschaften
vorliegen und unterschiedliche Gleitverhältnisse abgebaut werden.
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Die
flexible Welle 22 ist mit einem Elektromotor 30 verbunden.
Die Hülle 20 reicht
nicht bis zu diesem Elektromotor 30, vielmehr hat die Hülle ein
stirnseitiges Ende 32. Dort kann zwischen Welle 22 und Hülle 20 das
staubförmige
Schmiermittel austreten, siehe austretende Partikel 33.
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Zwischen
dem Elektromotor 30 und der Hülle 20 befindet sich
ein Schutzschlauch 34. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist er aus sehr weichem Kunststoff oder Gummi in Form eines Faltenbalges
gefertigt. Er hat so große
lichte Innenabmessungen, dass die Fasern 24 nicht mit ihm
in Kontakt treten können. Grundsätzlich muss
ein solcher Kontakt aber nicht ausgeschlossen werden, der Schutzschlauch 34 kann
auch kleinere Abmessungen haben. Er kann aus einem beliebigen Material
geformt sein und beliebige Ausbildung haben. Durch den Schutzschlauch 34 wird
ein Raum begrenzt, der sich zwischen Elektromotor 30, Schutzschlauch
und Stirnfläche
der Hülle 20 befindet.
In diesem Raum kann sich pulverförmiges
Schmiermittel ansammeln, ohne nach außen gelangen zu können.
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Andere
Formen des Schutzschlauches 34 sind möglich. Entscheidend ist lediglich,
dass verhindert wird, dass pulverförmiges Schmiermittel die Stellvorrichtung
verlassen kann.
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Es
ist sehr wenig von dem pulverförmigen Schmiermittel
notwendig, um den erfindungsgemäßen Erfolg
zu erzielen. Insbesondere ist weniger als ein zehntel Gramm für eine übliche Kombination
aus Hülle 20 und
Welle 22 notwendig. Um zu erreichen, dass auch in Jahren
immer noch genügend
Schmiermittel zur Verfügung
steht, wird dieses in Form eines Depots angelegt, hierauf wird nun
im Folgenden eingegangen:
Wie 2 zeigt,
ist die Innenwand 26 der Hülle 20 über einen
axialen Abschnitt mit einem Depot 36 in Form einer dünnen Schicht
aus kompaktiertem Festschmierstoff belegt. Vorzugsweise ist die
gesamte Innenwand 26 auf diese Weise ausgekleidet.
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In
den Depots 36 ist das pulverförmige Schmiermittel kompaktiert,
beispielsweise mechanisch und/oder durch Zugabe eines Bindemittels,
beispielsweise Zellulosekleber. Die Pulverteilchen werden somit
zu einem festen Körper
zusammengefasst. Der Zusammenhalt der Pulverteilchen ist so, dass durch
das leichte Bestreichen mittels der Fasern 24 immer wieder
Pulver aus der Oberfläche
des Depots 36 herausgelöst
wird. Die Bindewirkung wird so eingestellt, dass während der üblichen
Nutzungsdauer der Verstelleinrichtung über mehrere Jahre immer noch
das Depot 36 nicht vollständig erschöpft ist.
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Um
das Depot an der Innenwand 26 anzubringen, kann es vorteilhaft
sein, die Innenwand 26 vorzubehandeln, beispielsweise aufzurauhen
oder mit einem Klebstofffilm zu benetzen. Dieser kann beispielsweise
durch Füllen
der Hülle 20 mit
einem Klebmittel erstellt werden, das Klebmittel lässt man
wieder ausfließen,
es bleibt ein Überzug
an der Innenwand 26 zurück.
Ebenso kann man auch das Depot 36 an der Innenwand 26 anbringen.
Es ist aber auch möglich,
die Hülle 20 um
ihre Längsachse
schnell zu drehen und dabei durch Zentrifugalwirkung die Körper 28 aus
Trockenschmiermittel an die Innenwand 26 zu schleudern,
wo sie sich festsetzen können.
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Grundsätzlich hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, die Innenwand der Hülle 20 aufzurauhen,
dadurch haften die Körper
aus Trockenschmierstoff besser.
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In
der Ausbildung nach 3 hat die schlauchförmige Hülle 20 regelmäßig oder
unregelmäßig angeordnete
Ausstülpungen 38,
die beispielsweise durch Warmverformung eines an sich regelmäßigen Schlauches
gehalten werden können.
An der Innenwand 26 bilden diese Ausstülpungen Hohlräume, die
mit einem Depot 36 aus dem Schmierstoff gefüllt sind.
Diese Füllen
kann beispielsweise durch Eindringen von pastösem Schmierstoff in den Innenraum
und schleudern um die Achse 40 erreicht werden.
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Schließlich zeigt 4 eine
Art Wellschlauch für
die Hülle 20.
Im Gegensatz zu 3, wo die Depots 36 relativ
klein sind, sind nun die Depots 36 relativ groß. Die Hülle 20 hat
im Wesentlichen die Form einer Rechtecklinie. Es werden immer wieder
Ausformungen 42 gebildet, die auf ihrer Innenseite Aufnahmeräume für ein Depot 36 ausbilden.